JP5162193B2 - 円周溶接用内治具装置及びこれを用いた円周溶接方法 - Google Patents
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Description
尚、胴体と蓋体及びスカートを内方から突合せ溶接するのは、胴体と蓋体との突合せ部を確実に溶接すると共に、内容物が入り込んで残存し易い環状の隙間を無くすためである。
又、内容物が残存し難い密閉型のドラム缶を作製する際には、胴体と蓋体(地板)とを突合せ溶接しなければならないため、胴体や蓋体(地板)の寸法精度や加工精度を高めなければならないうえ、精度の高いクランプ装置が必要であり、設備費が高く付くと云う問題があった。
(1)即ち、本発明の円周溶接用内治具装置は、胴体の内周面に着脱自在に装着される内張り治具と、内張り治具に支持されて環状形態に保持固定される裏当て治具と、裏当て治具に連結される長い索条とを備えており、胴体と蓋体の突合せ部を外方から円周溶接する際に、裏当て治具を環状形態に保持させて胴体と蓋体の突合せ部の内周面に面接触状態で圧接させるようにしているため、円周溶接するときに環状の裏当て治具により溶接部が冷却され、溶接部の熱歪が大幅に抑制されると共に、ビードの溶け落ちや穴あきが防止されることになる。
又、本発明の円周溶接用内治具装置は、胴体と蓋体の溶接時に胴体と蓋体の突合せ部を環状形態に保持固定された裏当て治具により内方から保持するようにしているため、溶接部の熱歪による収縮をより確実に抑制することができると共に、胴体と蓋体は正確に突き合された状態で確実に保持され、円周溶接する際に位置ずれを起こすことなく接合されることになる。
その結果、本発明の円周溶接用内治具装置を用いて密閉型のドラム缶やタンクを作製すれば、外方から円周溶接しても、溶接部に「くびれ」や溶接欠陥が生じると云うことがなく、製品の仕上り精度や商品価値を高めることができる。
(2)本発明の円周溶接用内治具装置は、裏当て治具を構成する複数の円弧形状の裏当て治具片の本体に冷却水が流れる冷却水通路を夫々形成し、隣接する裏当て治具片の冷却水通路同士を連結ホースで接続しているため、溶接時に冷却水通路を備えた裏当て治具により溶接部が確実且つ良好に冷却され、溶接部の熱歪がより抑制されると共に、ビードの溶け落ちや穴あきが確実に防止されることになる。
(3)本発明の円周溶接用内治具装置は、環状の裏当て治具が胴体と蓋体の突合せ部の内周面側へシールドガスを流すガス溝を備えているため、溶接部の酸化を防止することができる。
(4)本発明の円周溶接用内治具装置は、裏当て治具を構成する複数の円弧形状の裏当て治具片が、円弧形状の本体と、本体の円弧状外周面に設けた銅材により形成された二枚の円弧状のバックバーとから成り、前記二枚のバックバーを本体に交換可能に取り付ける構成としているため、長期間の使用によりバックバーのエッジ部分に溶融や腐食が発生してエッジ部分の形状が変化して最適な突合せ溶接が困難になった場合、バックバーのみを新しいバックバーに交換するだけで良い。その結果、裏当て治具全体を交換したりする必要もなく、コストの低減を図れる。又、裏当て治具のバックバーのみを熱伝導率の高い銅材により形成しているため、材料費が高くつくと云うこともない。
(5)本発明の円周溶接用内治具装置は、裏当て治具が、環状に保持固定される環状形態と、略棒状になって蓋体に形成した液体等の注入口から取り出せる棒状形態とに亘って変形可能に構成されているため、溶接終了後に裏当て治具を棒状形態にすることによって、蓋体の注入口からドラム缶内やタンク内の外方へ円滑且つスムースに取り出すことができる。
(6)本発明の円周溶接用内治具装置は、複数の円弧形状の裏当て治具片を揺動自在に連結する連結機構が、両端部に裏当て治具片の長手方向へ沿う長孔を有し、当該両端部が隣接する裏当て治具片の両端部に対向する連結板と、連結板の長孔に夫々遊嵌状態で挿入され、隣接する裏当て治具片の両端部に挿通支持された連結軸と、隣接する裏当て治具片の対向する端面に夫々形成した凹部内に遊嵌状態で挿入され、隣接する裏当て治具片が段違い状態になるのを阻止する連結ピン及びコイルスプリングとから成るため、裏当て治具が棒状形態になったときに隣接する裏当て治具片が段違い状態になるのを阻止することができ、棒状形態になった裏当て治具を蓋体の注入口から円滑且つスムースに引き出すことができる。
(7)本発明の円周溶接用内治具装置は、裏当て治具を支持する内張り治具が金具本体と金具本体に放射状に取り付けられた開閉自在な複数本の支持バーとから成り、複数本の各支持バーを長さ調整可能に構成すると共に、各支持バーの先端部にクッション材を設けているため、各支持バーを放射状に拡げたときにその先端部が胴体の内周面に確実且つ良好に係止されると共に、胴体の内周面に傷が付くのを防止することができる。
(8)本発明の円周溶接用内治具装置は、内張り治具の各支持バーを磁性のある金属材により形成し、内張り治具の金具本体に各支持バーを磁力により折り畳み位置に吸着保持する永久磁石を埋設しているため、各支持バーを折り畳み位置で保持することができ、取扱性に優れたものとなる。
更に、溶接終了後に蓋体の注入口から引き出された長い索条を引っ張って環状形態の裏当て治具を棒状形態にして蓋体の注入口から取り出せるようにしているため、裏当て治具により胴体と蓋体との突合せ部を内方から保持した状態で胴体と蓋体との突合せ部を外方から円周溶接することが可能となる。
又、金具本体14の軸部14aの先端部には、各支持バー15を磁力により折り畳み位置に吸着保持するための永久磁石16が埋設されている。
更に、金具本体14のフランジ部14bには、複数本の支持バー15をフランジ部14bに放射状で且つ回動自在に取り付けるための支持金具17が等角度毎に設けられている。各支持金具17は、一端部に二股部17aを有すると共に、他端部に雄ネジ部17bを備えており、雄ネジ部17bがフランジ部14bに挿通されてナット18により固定されている。
又、内張り治具11は、折り畳み位置のときに蓋体Waに形成した注入口aを通過できる大きさに形成されている。
この裏当て治具12は、胴体Wbと蓋体Wcを突合せ溶接する際に、溶接部を冷却して溶接部の熱歪を抑制すると共に、ビードの溶け落ちや穴あきを防止し、又、胴体Wbと蓋体Wcの突合せ部の内周面側にシールドガスを流して溶接部の酸化を防止するものである。
又、各裏当て治具片20の本体20Aには、冷却水が流れる冷却水通路20bが本体20Aの長手方向に沿って形成されている。この冷却水通路20bは、本体20Aの内周面に本体20Aの長手方向へ沿う溝を形成し、当該溝を蓋20Cで閉塞してこれをネジ20Dで本体20A側へ止めることにより形成されている。
更に、二枚のバックバー20Bは、熱伝導性に優れた銅材(無酸素銅)により細幅板状の円弧状に形成されており、本体20Aに円弧状外周面に複数本の皿ビス20Eにより着脱自在に取り付けられ、長期間の使用によりバックバー20Bのエッジ部分に溶融や腐食が発生した場合に交換できるようになっている。二枚のバックバー20Bのうち、一方のバックバー20B(胴体Wbの端部から突出する方のバックバー20B)の外側外周面は、胴体Wbの端部に突出状態で装着された裏当て治具12に蓋体Wcを被せるときに蓋体Wcを円滑且つ容易に被せられるように斜めに15°程度カットされた傾斜面に形成されている。
又、八個の裏当て治具片20の円弧形状は、各裏当て治具片20を環状に配置して隣接する裏当て治具片20の端面同士を面接触状態で当接させて一個所だけ楔体22が挿入される隙間を形成したときに、環状に配置された各裏当て治具片20の外周面が真円状になるように設定されている。これにより、各裏当て治具片20は、胴体Wbの内周面に面接触状態で当接することになる。
更に、楔体22が挿入される隙間を形成する隣接する裏当て治具片20の対向する端面は、裏当て治具片20の内周面側から外周面側へ向って漸次狭くなる傾斜面に形成されている。この傾斜面の傾斜角度は、3°に設定されている。
又、連結機構21により揺動自在に連結された隣接する四個の裏当て治具片20の冷却水通路20b同士は、可撓性を有する連結ホース25により連通状に接続されており、両端に位置する裏当て治具片20の一方の裏当て治具片20の冷却水通路20bの一端部が冷却水の入口20cになっていると共に、他方の裏当て治具片20の冷却水通路20bの一端部が冷却水の出口20dとなっている。
更に、連結機構21により揺動自在に連結された四個の裏当て治具片20の両端に位置する裏当て治具片20の一方の裏当て治具片20には、ガス溝20aへアルゴンガス等の不活性ガスを供給するためのガス入口20eが形成されている。
尚、連結板21aの両端部が対向する裏当て治具片20の両端部側面には、連結機構21を構成する部材(連結板21aや連結軸21b等)が裏当て治具片20の両側面から外方へ大きく突出しないように連結板21aの両端部が収納される切欠部20gが形成されている。これにより、各裏当て治具片20は、隣接する裏当て治具片20が連結機構21により連結されていても、蓋体Waの注入口aに引っ掛かることなく、円滑且つスムースに引き出されることになる。
又、連結機構21を設けていない両端に位置する裏当て治具片20の端面及び両端部側面には、連結ピン21c及びコイルスプリング21dを挿入するための凹部20fや連結板21aが納まる切欠部20gを形成する必要がないため、凹部20f及び切欠部20gを省略している。
この楔体22の先端部の形状は、楔体22の先端部を連結されていない裏当て治具片20間に円滑且つスムースに挿入できて各裏当て治具片20を環状形態に確実且つ良好に保持でき、且つ楔体22の先端部を裏当て治具片20間から簡単に円滑且つスムースに引き抜けるように形成されている。この実施の形態に於いては、楔体22の先端部は、その両面が3°の傾斜角度を有する傾斜面に夫々形成されたテーパ面となっている。
又、楔体22の先端部には、裏当て治具片20に形成したガス溝20aに連通する凹状の溝22aが形成されている。
又、裏当て治具12の各裏当て治具片20の長さ、幅及び厚み、楔体22の大きさ、連結機構21の大きさや構造等は、何れも蓋体Waに形成した注入口aを通過できる大きさや構造に設定されていることは勿論である。
尚、胴体Wb及び蓋体Wcには、厚みが0.6mm〜1.5mm程度のステンレスや鋼板等が使用されている。又、溶接電流、アーク長さ、胴体Wb及び蓋体Wcの回転速度、シールドガスの供給量、タングステン電極棒の先端形状等の溶接条件は、胴体Wb及び蓋体Wcの材質、板厚等に応じて最適の条件下に設定されていることは勿論である。
即ち、内張り治具11の各支持バー15を放射状に広げてその先端部に設けたクッション材15cを胴体Wbの内周面に圧接状態で係止させ、内張り治具11を開放位置にする。これにより、内張り治具11は、胴体Wbの上端部内周面に装着される(図11参照)。
このとき、内張り治具11の胴体Wbへの装着位置は、胴体Wbに装着された内張り治具11に裏当て治具12を載せたときに、裏当て治具12の厚み方向の略半分が胴体Wbの上端から上方へ突出するように設定されている。
又、胴体Wbに装着された内張り治具11は、複数本の支持バー15が胴体Wbの軸心に直交する垂直面に対して3°傾斜する傾斜姿勢となっているため、各支持バー15が胴体Wbの内周面を突っ張った状態で胴体Wbの内周面に装着されることになり、胴体Wbの内周面から簡単に外れると云うことがない。
このとき、各裏当て治具片20の外周面を斜めにカットしていないバックバー20Bが胴体Wbの上端部内周面に面接触状態で圧接される。
又、裏当て治具12の各裏当て治具片20は、真円の状態で環状に配置された格好になる。そのため、各裏当て治具片20のガス溝20aも環状になる。この環状のガス溝20aに胴体Wbの上端が臨むようになっている。
このとき、裏当て治具12の冷却水の入口20cに冷却水供給ホース(図示省略)を接続すると共に、裏当て治具片20の冷却水の出口20dに冷却水排水ホース(図示省略)を接続し、各ホースの端部を蓋体Waの注入口aから外方へ引き出す。
又、裏当て治具12のガス入口20eにシールドガスを供給するシールドガス供給ホース(図示省略)を接続し、その端部を蓋体Waの注入口aから外方へ引き出す。
このとき、胴体Wbと蓋体Wcの突合せ部近傍の内周面に裏当て治具12のバックバー20Bが面接触状態で当接した状態となっている。
尚、皿状の蓋体Wcを胴体Wbの一端から突出する環状形態の裏当て治具12に被せる際に、裏当て治具12の胴体Wbの端部から突出する方のバックバー20Bの外周面が斜めにカットされた傾斜面に形成されているため、裏当て治具12に蓋体Wcを円滑且つスムースに被せられる。
即ち、TIG溶接装置の溶接用トーチ10が下降してアークを発生させると共に、胴体Wbと蓋体Wcの突合せ部の内周面側に環状形態の裏当て治具12のガス溝20aによりシールドガスを供給しつつ、左回転テーブル3及び右回転テーブル8により胴体Wbと蓋体Wcが一定の速度で同期的に同じ方向へ回転する。これによって、胴体Wbと蓋体Wcの突合せ部が外方から円周溶接される(図13及び図14参照)。
このとき、環状形態の裏当て治具12が胴体Wbと蓋体Wcの突合せ部の内周面に面接触状態で圧接させているため、円周溶接するときに裏当て治具12により溶接部が冷却され、溶接部の熱歪が大幅に抑制されると共に、ビードの溶け落ちや穴あきが防止されることになる。然も、胴体Wbと蓋体Wcの突合せ部を内方から保持するようにしているため、溶接部の熱歪による収縮をより確実に抑制することができる。又、裏当て治具12のガス溝20aから胴体Wbと蓋体Wcの突合せ部の内周面側へシールドガスを流しているため、溶接部の酸化を防止することができる。更に、裏当て治具12の冷却水通路20bに冷却水を流しているため、溶接部が確実且つ良好に冷却され、前記効果がより一層顕著に現れる。
即ち、蓋体Waの注入口aからドラム缶の外方へ出ている長い索条13を引っ張ると、裏当て治具片20の連結されていない個所(裏当て治具片20間の隙間)に挿入されていた楔体22が裏当て治具片20間から引き抜かれ、裏当て治具12の環状形態が解除される。この状態で長い索条13を更に引っ張ると、楔体22に短い索条23を介して連結されている裏当て治具片20が引っ張られると共に、この裏当て治具片20に連結機構21を介して順次連結されている裏当て治具片20が引っ張られ、裏当て治具12が棒状形態になる。その結果、裏当て治具12を蓋体Waの注入口aから取り出すことができる(図6参照)。
Claims (6)
- 一端部が液体等の注入口(a)を形成した蓋体(Wa)により閉塞された円筒状の胴体(Wb)の他端部と皿状の蓋体(Wc)とを突き合せてその突合せ部を外方から円周方向に溶接する際に用いる円周溶接用内治具装置であって、前記円周溶接用内治具装置は、胴体(Wb)の内周面に着脱自在に装着される内張り治具(11)と、内張り治具(11)に支持され、胴体(Wb)と蓋体(Wc)の突合せ部の内周面に面接触状態で圧接し得ると共に、胴体(Wb)と蓋体(Wc)の突合せ部の内周面側にシールドガスを流す複数の円弧形状の裏当て治具片(20)を揺動自在に連結 して成る環状の裏当て治具(12)と、先端部が裏当て治具(12)に連結され、基端部が蓋体(Wa)の注入口(a)から外部へ引き出される長い索条(13)とから成り、
前記裏当て治具(12)は、胴体(Wb)と蓋体(Wc)の突合せ部の内方位置に円周方向へ環状に配置され、前記突合せ部の内周面に面接触状態で当接してシールドガスを流す複数の円弧形状の裏当て治具片(20)と、環状に配置された各裏当て治具片(20)の隣接する端部同士を少なくとも一個所を除いて揺動自在に連結する連結機構(21)と、長い索条(13)の先端部に連結され、裏当て治具片(20)の連結されていない個所に抜き差し自在に挿入されて環状に配置された各裏当て治具片(20)を環状形態に保持固定する楔体(22)と、楔体(22)を一つの裏当て治具片(20)に遊動自在に連結する短い索条(23)とから成り、前記楔体(22)を裏当て治具片(20)の連結されていない個所へ挿入したときに各裏当て治具片(20)が胴体(Wb)と蓋体(Wc)の突合せ部の内周面に面接触状態で圧接して胴体(Wb)と蓋体(Wc)の突合せ部を内方から保持する環状に保持固定される環状形態と、長い索条(13)を引っ張って楔体(22)を裏当て治具片(20)間から引き抜いたときに環状形態が解除されて略棒状になって蓋体(Wa)の注入口(a)から取り出される棒状形態とに亘って変形可能に構成され、
又、前記各裏当て治具片(20)は、円弧形状の本体(20A)と、本体(20A)の円弧状外周面に本体(20A)の厚み方向に一定の隙間を空けて設けられ、胴体(Wb)と蓋体(Wc)の突合せ部の内周面側へシールドガスを流すガス溝(20a)を形成すると共に、前記突合せ部近傍の内周面に面接触する銅材により形成された二枚の円弧状のバックバー(20B)とから成り、前記二枚のバックバー(20B)が本体(20A)に交換可能に取り付けられ、
更に、前記各裏当て治具片(20)の本体(20A)に冷却水が流れる冷却水通路(20b)を形成すると共に、隣接する裏当て治具片(20)の冷却水通路(20b)同士を連結ホース(25)で連通状に接続し、
そして、前記内張り治具(11)は、裏当て治具(12)を環状形態にした後に胴体(Wb)内から取り出せる構成としたことを特徴とする円周溶接用内治具装置。 - 連結機構(21)は、両端部に裏当て治具片(20)の長手方向へ沿う長孔(21a′)を有し、当該両端部が隣接する裏当て治具片(20)の両端部に対向する連結板(21a)と、連結板(21a)の各長孔(21a′)に夫々遊嵌状態で挿入され、隣接する裏当て治具片(20)の両端部に挿通支持される連結軸(21b)と、隣接する裏当て治具片(20)の対向する端面に夫々形成した凹部(20f)内に遊嵌状態で挿入され、隣接する裏当て治具片(20)が段違い状態になるのを阻止する連結ピン(21c)及びコイルスプリング(21d)とから成ることを特徴とする請求項1に記載の円周溶接用内治具装置。
- 内張り治具(11)は、軸部(14a)及びフランジ部(14b)を備えた金具本体(14)と、金具本体(14)のフランジ部(14b)に放射状で且つ回動自在に取り付けられ、先端部が胴体(Wb)の内周面に圧接状態で係止される複数本の折り畳み自在な支持バー(15)とから成り、複数本の支持バー(15)が放射状に拡がってその先端部が胴体(Wb)の内周面に圧接状態で係止されて胴体(Wb)内に装着される開放位置と、複数本の支持バー(15)が金具本体(14)の軸部(14a)に沿う姿勢に折り畳まれて胴体(Wb)内から取り出せる折り畳み位置とに亘って開閉自在に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の円周溶接用内治具装置。
- 内張り治具(11)の各支持バー(15)を長さ調整可能に構成すると共に、各支持バー(15)の先端部にクッション材(15c)を設けたことを特徴とする請求項3に記載の円周溶接用内治具装置。
- 内張り治具(11)の各支持バー(15)を磁性のある金属材により形成し、金具本体(14)の軸部(14a)に各支持バー(15)を磁力により折り畳み位置に吸着保持する永久磁石(16)を埋設したことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の円周溶接用内治具装置。
- 請求項1、請求項2、請求項3、請求項4又は請求項5に記載の円周溶接用内治具装置を用いて、一端部が液体等の注入口(a)を形成した蓋体(Wa)により閉塞された円筒状の胴体(Wb)の他端部と皿状の蓋体(Wc)との突合せ部を外方から円周方向に溶接する円周溶接方法に於いて、先ず、縦向きに配置した胴体(Wb)の上端部内周面に内張り治具(11)を装着し、次に、内張り治具(11)に裏当て治具(12)を環状にして水平姿勢で載せると共に、当該裏当て治具(12)をその厚み方向の略半分が胴体(Wb)の上端から上方へ突出する状態で環状形態に保持させてその外周面の厚み方向の略半分を胴体(Wb)の上端部内周面に圧接させ、その後、裏当て治具(12)を支持していた内張り治具(11)を胴体(Wb)内から取り出し、そして、皿状の蓋体(Wc)を胴体(Wb)の上端から突出する環状形態の裏当て治具(12)に被せて胴体(Wb)と蓋体(Wc)とを突き合せると共に、その突合せ部の内周面に環状の裏当て治具(12)の外周面を面接触状態で圧接させて胴体(Wb)と蓋体(Wc)の突合せ部を環状形態の裏当て治具(12)により内方から保持し、この状態で胴体(Wb)と蓋体(Wc)を裏当て治具(12)と一緒に回転させながら、胴体(Wb)と蓋体(Wc)の突合せ部の内周面側に裏当て治具(12)からシールドガスを流しつつ、又、裏当て治具(12)の冷却水通路(20b)に冷却水を流しつつ、胴体(Wb)と蓋体(Wc)の突合せ部を溶接装置により外方から円周方向に溶接し、溶接終了後に蓋体(Wa)の注入口(a)から引き出された長い索条(13)を引っ張って裏当て治具(12)を棒状形態にして蓋体(Wa)の注入口(a)から取り出すようにしたことを特徴とする円周溶接用内治具置を用いた円周溶接方法。
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